گاز آرگون چیست انواع کاربرد گاز آرگون و مشخصات و خطرات آن

گاز آرگون

یکی از فراوان ترین و پر استفاده ترین گاز موجود در زمین، گاز آرگون است که در گروه گاز های نجیب در جدول تناوبی قرار گرفته است. این گاز، به دلیل برخی ویژگی ها مانند بی بو بودن، پایداری، ظرفیت بالا و غیره، در صنایع مختلفی کاربرد دارد. در این مطلب، شما را با نحوه تولید گاز آرگون، ویژگی ها و موارد کاربرد آن آشنا می کنیم.

 

گاز آرگون چیست؟

گاز آرگون، با علامت اختصاری AR و در جدول تناوبی با شماره اتمی 18 قرار گرفته است. آرگون از واژه ای یونانی به معنی غیر فعال گرفته شده که دلیل این نام گذاری، بی اثر بودن آرگون و عدم فعالیت شیمیایی آن می باشد. از آن جایی که این گاز در گروه گاز های نجیب قرار دارد، هیچ ترکیبی از آن به شکل طبیعی یافت نمی شود. آرگون، گازی بی بو و بی رنگ بوده که در اثر ولتاژ بالا به رنگ آبی روشن در می آید. هم چنین گاز آرگون، سومین گاز بی اثر در گروه خود بوده که در حدود 1 درصد از اتمسفر زمین را تشکیل داده است. خاصیت انحلال پذیری آرگون در آب نیز مشابه اکسیژن بوده و در هر دمایی، بی رنگ، بی بو، غیر آتش گیر و غیر سمی می باشد. 
گاز آرگون به دلیل داشتن ویژگی های منحصر به فرد، در بسیاری از صنایع کاربرد داشته و جایگاه مهمی در فرآیند های صنعتی و تحقیقاتی دارد که به این نوع گازها؛ گازهای صنعتی میگویند. به طور مثال، به دلیل عدم واکنش آرگون با عناصر شیمیایی، از این گاز در فعالیت های جوشکاری، برش، پرتوزایی و غیره استفاده شده و هم چنین، در برخی صنایع مانند صنعت فرآوری فلزات، ساخت و ساز، صنایع الکترونیکی و پزشکی نیز کاربرد های فراوانی دارد. علاوه بر این، در صنایع الکترونیکی نیز از گاز آرگون به عنوان نوعی گاز حامی در فرآیند های لیتوگرافی و پاشش فلزات، برای ساخت تراشه های الکترونیکی استفاده می شود. در صنایع پزشکی نیز از گاز آرگون، به عنوان نوعی گاز خنک کننده در فرآیند جراحی های لیزری و درمان های مربوط به بیماری های پوستی استفاده خواهد شد.

 

نحوه تولید گاز آرگون:

به طور کلی، یکی از مهم ترین روش های تولید گاز آرگون، تولید صنعتی آن به صورت انبوه است. به منظور تهیه گاز آرگون روش های مختلفی وجود دارد که با توجه به نوع مصرف، از یکی از این روش ها استفاده خواهد شد. این روش ها شامل موارد زیر می باشند:

1) روش جذب:

 در این روش تولید، از یک جاذب مخصوص مانند کربن فعال به منظور جذب گاز آرگون استفاده شده و با اعمال فشار و دمای بالا بر روی جاذب، آرگون جذب شده آزاد و به شکل گاز جمع آوری می شود.

2) روش تقطیر:

در این روش تولید، از مخلوط گازی مانند هوا و آرگون استفاده شده و برای جداسازی آن ها، فرآیند تقطیر به کار می رود. طی این فرآیند، درجه حرارت بالایی اعمال شده تا گاز آرگون جدا و سپس جمع آوری شود.

3) روش جدا سازی از هوا:

این روش تولید در تهیه آرگون با خلوص بالا به کار برده می شود که در آن، از فرآیند تقطیر هوا برای جداسازی گاز آرگون و جمع آوری آن استفاده می شود؛ به همین علت گاز آرگون جز گازها با خلوص بالا معرفی میشود.

 

ترکیبات گاز آرگون:

به طور کلی، بسیاری از دانشمندان تا اواسط قرن 20 میلادی و پیش از ساخته شدن ترکیبات شیمیایی برای گاز های نجیب مانند گاز آرگون، تصور می کردند این نوع گاز ها هیچ ترکیب شیمیایی را تشکیل نخواهند داد. تا این که در سال 2000 میلادی، دانشمندان با تاباندن نور فرابنفش به آرگون منجمد شده حاوی هیدروژن فلوروئید در مجاورت سدیم، نخستین ترکیب شیمیایی گاز آرگون را تولید کردند. در سال 2010 نیز، ترکیب جدید دیگری از آرگون تولید گردید و در صنایع مختلف از این گاز، به صورت خالص و یا ترکیب با گاز های دیگر استفاده شد. یکی از رایج ترین و معروف ترین ترکیبات گاز آرگون، مخلوط گاز آرگون و گاز متان است که از ترکیب 10 درصد متان و 90 درصد گاز آرگون تشکیل شده و در بسیاری موارد مانند صنایع سیمان سازی، مورد استفاده قرار می گیرد. از دیگر ترکیبات گاز آرگون، می توان به مخلوط گاز آرگون و گاز دی اکسید کربن اشاره کرد که در فرآیند های جوشکاری بسیار پرکاربرد می باشد. ترکیب گاز آرگون با گاز نیتروژن نیز در بسیاری از صنایع مانند صنعت لامپ سازی، مورد استفاده قرار می گیرد.

 

ویژگی های گاز آرگون چیست؟

همان طور که گفته شد، گاز آرگون به دلیل ویژگی های خاص و منحصر به فرد خود، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از این ویژگی ها عبارتند از:
• بی اثر بودن
• پایداری
• بی رنگ بودن
• بی بو بودن
• بی مزه بودن
• خنثی بودن
• اختناق آور در غلظت های بالا
• دارای ظرفیت 8

 

کاربرد های گاز آرگون در انواع صنایع:

از آن جایی که گاز آرگون فضایی بی اثر را فراهم کرده تا در آن فلزات جوش داده اکسید نشوند، اغلب در صنایع جوشکاری از آن استفاده می شود. با این حال، گاز آرگون در طیف گسترده ای از صنایع کاربرد داشته که در ادامه، به برخی از مهم ترین و رایج ترین آن ها اشاره می کنیم:

 

گاز آرگون در صنایع بهداشت و درمان:

یکی از موارد کاربرد گسترده گاز آرگون، استفاده از آن در صنایع پزشکی و دارویی و مراقبت های بهداشتی و درمان به دلیل دقت بسیار بالا می باشد. به طور مثال، می توان به استفاده از لیزر آرگون برای درمان جداشدگی شبکیه و فتوتراپی شبکیه، برای بیماران مبتلا به دیابت اشاره کرد. علاوه بر این، در برخی جراحی ها مانند جوش دادن عروق و از بین بردن تومور ها نیز از گاز آرگون استفاده می شود. از دیگر موارد استفاده از گاز آرگون در صنایع پزشکی و درمانی، می توان به فرآیند کرایوسرجی اشاره کرد که در آن، سوزن های کرایو که برای درمان تومور های کلیه به کار گرفته می شود، به وسیله گاز آرگون خنک می شوند.  

 

** مطالعه بیشتر: گازهای صنعتی و کاربرد آن در صنایع و پزشکی

 

گاز آرگون در صنایع تولید فلزات:

یکی دیگر از موارد کاربرد گاز آرگون، در صنایع تولید فلزات و در فرآیند جوشکاری و برشکاری و ریخته گری به ویژه ساخت آلیاژ های ویژه و تولید تیتانیوم است. علاوه بر این، از گاز آرگون به عنوان نوعی محافظ در طول فرآیند جوشکاری به روش قوس الکتریکی نیز استفاده شده، زیرا از فلز مورد نظر در مقابل اکسیژن محافظت خواهد کرد. هم چنین، در فرآیند ساخت فولاد از مبدل نیز استفاده از گاز آرگون، میزان هدررفت کروم را کاهش داده و یا به عبارت دیگر، می توان محتوای کربن را در دمای پایین تری به دست آورد. در فرآیند ساخت آلومینیوم نیز از گاز آرگون، به منظور حذف هیدروژن و گاززدایی استفاده خواهد شد.

 

گاز آرگون در صنایع الکترونیک:

یکی دیگر از کاربرد های مهم گاز آرگون، استفاده از آن در صنایع الکترونیک است. استفاده گاز آرگون در صنایع الکترونیک به دلیل داشتن ویژگی های حرارتی و دمای پایین، حرارت تولید شده در سیستم های الکترونیکی را جذب و موجب خنک شدن آن ها می شود. هم چنین از گاز آرگون، به عنوان یک تمیز کننده موثر برای سطوح الکترونیکی استفاده شده تا سطوح، از ذرات ناخالصی و روغن ها پاکسازی گردد. 

 

خطرات گاز آرگون:

1) خفگی
گاز آرگون بی‌رنگ و بی‌بو است، بنابراین نشت آن در یک فضا به راحتی قابل تشخیص نیست.
گاز آرگون می‌تواند اکسیژن موجود در فضا را جایگزین کند، که این امر ممکن است منجر به کاهش غلظت اکسیژن و در نتیجه خفگی شود. در محیط‌های بسته یا با تهویه ضعیف، این خطر به شدت افزایش می‌یابد.
علائم خفگی با گاز آرگون: علائم خفگی ناشی از کمبود اکسیژن شامل سرگیجه، تنگی نفس، سردرد، گیجی، و در موارد شدید، از دست دادن هوشیاری و مرگ است.

2) سرمازدگی
گاز آرگون وقتی به در حالت مایع دمای بسیار پایینی دارد و می‌تواند باعث سرمازدگی شدید پوست و بافت‌های بدن شود.
تماس با آرگون مایع یا گازهای سرد می‌تواند به سرعت به سرمازدگی و آسیب‌های جدی منجر شود.

3) انفجار و اشتعال
خود آرگون گازی غیرقابل اشتعال است، اما در صورت وجود نشت و جایگزینی اکسیژن، ممکن است خطراتی از جمله انفجار و آتش‌سوزی در صورت وجود منابع اشتعال به همراه داشته باشد.

 

نحوه حمل و نقل گاز آرگون:

1) استانداردهای بسته‌بندی و ذخیره‌سازی
آرگون معمولاً در سیلندرهای تحت فشار حمل و نقل می‌شود. این سیلندرها باید از موادی ساخته شده باشند که مقاومت بالا در برابر فشار داشته و دارای استانداردهای لازم برای حمل گازهای تحت فشار باشند.
سیلندرها باید به وضوح نشان‌گذاری شوند و دارای برچسب‌های هشداردهنده مربوط به محتوای گاز و خطرات آن باشند.

 

2)  حمل و نقل جاده‌ای:
برای حمل و نقل آرگون باید از وسایل نقلیه مناسب و تأیید شده استفاده شود که دارای سیستم‌های ایمنی مناسب باشند.
سیلندرها باید به درستی در وسیله نقلیه بسته شوند تا در طول حمل و نقل جابجا نشوند و خطر نشت یا آسیب‌دیدگی کاهش یابد.
وسیله نقلیه باید دارای سیستم تهویه مناسب باشد تا در صورت نشت گاز، آرگون در فضای بسته تجمع پیدا نکند.

 

3) حمل و نقل دریایی و هوایی:
حمل و نقل آرگون به وسیله کشتی یا هواپیما باید مطابق با مقررات بین‌المللی مربوط به حمل و نقل مواد خطرناک انجام شود.
سیلندرها باید به صورت ایمن بسته‌بندی شوند و در محل‌هایی قرار گیرند که خطر ضربه یا آسیب‌دیدگی کمتری داشته باشند.

 

4) اقدامات اضطراری در صورت نشت گاز آرگون:
در صورت نشت گاز آرگون، تیم‌های حمل و نقل باید آماده باشند تا به سرعت واکنش نشان دهند. این شامل داشتن تجهیزات حفاظت فردی و برنامه‌های اضطراری مناسب است.
کارکنانی که مسئول حمل و نقل گاز آرگون هستند باید آموزش‌های لازم را در خصوص خطرات و اقدامات اضطراری دریافت کرده باشند.

••• اگرچه گاز آرگون به دلیل ویژگی‌های بی‌اثر بودن شیمیایی‌اش به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما خطرات خاص خود را دارد که نباید نادیده گرفته شوند. خطرات اصلی شامل خفگی، سرمازدگی و انفجار در شرایط خاص است. برای حمل و نقل ایمن گاز آرگون، رعایت استانداردهای بسته‌بندی، استفاده از وسایل نقلیه مناسب و آموزش کارکنان از اهمیت بالایی برخوردار است. با در نظر گرفتن این نکات، می‌توان از ایمنی کارکنان و محیط زیست در هنگام استفاده و حمل و نقل گاز آرگون اطمینان حاصل کرد

سیلندر گاز آرگون با چه مقدار خلوصی:

سیلندر گاز آرگون، در انواع مختلفی از نظر میزان خلوص تولید و عرضه می شود که عبارتند از:
• گاز آرگون صنعتی با خلوص 99.99 درصد
• گاز آرگون گرید 5 با خلوص 99.999 درصد
• گاز آرگون گرید 5.5 با خلوص 99.9995 درصد
• گاز آرگون گرید 6 با خلوص 99.9999

 

ظرفیت سیلندر آرگون:

به طور کلی، گاز آرگون در ظرفیت های مختلف و متناسب، در سیلندر هایی ویژه با رنگ های متفاوت تولید و عرضه می شود. ظرفیت این نوع سیلندر ها از 10 لیتر شروع شده و تا ظرفیت های بالاتر موجود می باشد. لازم است بدانید، یکی از پرکاربرد ترین کپسول های گاز آرگون، کپسول 40 لیتری آن می باشد.

 

تجهیزات سیلندر آرگون:

لازم است تمامی سیلندر های حاوی گاز آرگون، دارای کلیه تجهیزات و جزئیات مانند شیر یا سرسیلندر، واشر کپسول و غیره باشند، تا بتوان از کامل و سالم بودن آن ها اطمینان پیدا کرد. 

 

استاندارد سیلندر گاز آرگون:

سیلندر را جز تجهیزات صنعتی گازها میدانندو  لازم است سیلندر گاز آرگون، از استاندارد های مهم و ضروری برخوردار بوده تا بتوان با اطمینان کامل، از آن در صنایع مختلف استفاده نمود. این استاندارد ها، شامل موارد زیر می باشد:
نکات فنی
• استفاده از دستگاه های مناسب برای کنترل و تشخیص گاز آرگون در زمان استفاده و تخلیه
• بررسی دستگاه های جریان سنجی و اندازه گیری فشار به صورت دوره ای
• فیلتراسیون هوا برای حذف ذرات معلق از گاز آرگون قبل از استفاده
• استقرار سیلندر در محیط خشک و دور از رطوبت و نور
• پرهیز از قرار دادن سیلندر در مجاورت منابع حرارتی یا شعله های آتش
نکات ایمنی
• استفاده از تهویه مناسب در زمان به کار بردن گاز آرگون در محیط های بسته و بدون تهویه
• کنترل لیکاژ یا نشتی در سیلندر یا تجهیزات در زمان نگهداری، حمل و استفاده از گاز آرگون
• استفاده از تجهیزات ایمنی مناسب مانند عینک های حمایتی، دستکش های محافظ و لباس های ایمنی در زمان استفاده از گاز آرگون
• حمل سیلندر گاز آرگون با احتیاط های لازم 
• بررسی لوله ها و اتصالات با کف صابون به منظور جلوگیری از نشت گاز

 

** مطالع بیشتر : رگلاتور گاز چیست و انواع رگلاتورها برای گازها با خلوص بالا

 

نحوه خرید گاز آرگون:

لازم است خرید گاز آرگون از مراکز مطمئن و معتبر انجام شود، تا کپسول ها و مخازن ذخیره سازی گاز آرگون، که از گاز آرگون پر شده و حجم آن ها مطابق با حجم مورد نظر از کپسول باشد. علاوه بر این، توصیه می شود کپسول های حاوی گاز آرگون را چند سی سی بزرگ تر انتخاب کرده تا گاز، متراکم نشود و یا به هنگام باز شدن کپسول، گاز به طور ناگهانی خارج نشده و دچار انفجار نگردد. دقت به جنس و مدل کپسول گاز آرگون نیز یکی دیگر از موارد مهم در زمان خرید است. گاز آرگون به دلیل داشتن دمای پایین و در نتیجه خنک سازی محفظه نگهداری، باید در کپسول های دو جداره و عایق بندی نگهداری گردد. لازم است کپسول مناسب خرید گاز آرگون، دارای جنس خوب و مقاوم در برابر حرارت، کشش، زنگ زدگی و افتادگی باشد. اغلب مراکز خرید گاز آرگون، کپسول هایی با حجم کم را عرضه کرده که لازم است در این شرایط، از لباس ایمن در هنگام خرید گاز آرگون و یا حمل و جا به جایی آن استفاده کرد.

 

نتیجه گیری:

گاز آرگون به دلیل ویژگی‌های خاص خود نقش مهمی در صنعت ایفا می‌کند. استفاده از سیلندرها و مخازن‌های نگهداری مناسب برای ذخیره و توزیع این گاز، علاوه بر افزایش کارایی، ایمنی فرآیندها در صنعت را نیز تضمین می‌کند. با رعایت نکات ایمنی و نگهداری صحیح، می‌توان از مزایای گاز آرگون در بهبود کیفیت جوش و افزایش عمر تجهیزات بهره‌مند شد